Рельсы і шпали

Рельсы і шпалы

Верхнее будова шляху — рейки, скріплення, що з'єднують рейки між собою й підставою, шпали, баластовий шар — є інженерна споруда, все елементи якого взаємопов'язані. Зміна за умов роботи однієї з них відразу ж потрапляє віддзеркалюється в решти елементах. Найбільш відповідальним елементом верхнього будівлі шляху є рейок, який перший приймає динамічні навантаження від коліс рухомого состава.

Как зазначалося, залізницях передували колейные дороги, рейками яких котилися вагонетки (таке рішення застосовувалося здебільшого угольно-рудных підприємствах). Проте рейок у нашій сьогоднішньому розумінні - двутавровая балка, верхня полку якої пристосована длявзаимодействия з колесами рухомого складу, — на дорогах минулих років був відсутній. Колеса котилися або за дерев’яним котрі спрямовують, вкритим металевими смугами, або за котрі спрямовують (і одночасно несучим) металевим куточкам, прикріпленим, зазвичай, до дерев’яним лежням чи поперечкам. Таке рішення були влаштовувати навіть парові залізниці, оскільки з її появою паровозів різко підвищилися навантаження від коліс, а швидкості (вже в перших локомотивів) досягали 50 км/год і более.

Учитывая високі динамічні навантаження від коліс рухомого складу й необхідність роботи з вигин, все варіанти рейок у тому чи іншою мірою профілем наближалися до форми двутавровой балки. Як відомо, таке обрис профілю рейки уможливлює найбільший момент інерції, а звідси найменші кромочные напруги. Поширення отримали дві конструкції рейок — двоголовий і широкоподошвенный. Під час створення двоголового рейки його вважали, що після зносу однієї голівки рейок можна буде потрапити перегорнути й використовувати іншу його. Проте ця ідея не виправдалася, оскільки знос верхньої голівки від впливу коліс рухомого складу супроводжувався зносом його нижньої части.

Русские інженери вже у роки розвитку залізниць вибрали широкоподошвенный рейок. На лінії Санкт-Петербург — Москва були такі рейки, виготовлені на Людиновском заводі. Згодом цей профіль рейки поширився за всі залізницях мира.

Первые рейки виготовлялися переважно з чавуну. Але було встановлено, що сталеві рейки зношуються менший прибуток і рівномірніше, ніж чавунні. Останні дуже швидко перестали використати в залізницях. Нині у всіх країнах застосовують лише сталеві рейки, метал яких (крім вуглецю) містить кремній, марганець та інші добавки, які його якість. Широке торгівлі поширення набули термічно упрочненные рейки, твердість матеріалу яких підвищена з 290−300 до 360−380 одиниць по Бринеллю, що у 2 — 3 разу підвищує їх износоустойчивость.

Профиль рейки протягом останніх 140 років змінився мало, зате його маса зросла з 20 -24 до 75 — 77 кг/м. Для доріг широкої колії найчастіше застосовують рейки масою: 54 — 60 кг/м у Європі, 65 — 75 кг/м з СНД, 66 — 70 кг/м США, Канаді, Австралії. На швидкісних лініях повсюдно використовують рейки легше 60 кг/м. Однак у країнах Європи і сподівалися США, соціальній та інших країнах на малодеятельных і станційних шляхах ще є легкі рейки масою 33 — 44 кг/м. Такі рейки широко застосовують на вузькоколійних дорогах.

На дорогах більшості технічно розвинутих країн рекомендується вкладати рейки різних типів залежно від грузонапряженности лінії швидкостей руху. У СНД при грузонапряженности більш 80 млн. т. брутто на 1 км на рік — Р75; 15 — 80 — Р65; при меншою, ніж 15, — Р75 і Р65 старогодные відремонтовані, зняті з головних шляхів, і навіть Р50. Технічна політика у сфері довжин рейкових батогів передбачає вкладання бесстыкового шляху від світлофора до світлофора з з'єднанням рейок межах блок-участков клееболтовыми ізолюючими стиками, здатними сприймати подовжні зусилля до 1800 — 2000 кН. На швидкісних лініях застосовується таке технічне рішення, коли на межах блок-участков непотрібен переривати рейкові нитки (через установки ізолюючих стиків). Колії з'єднуються зі шпалами проміжними скреплениями. У СНД, США, Канаді, Мексиці й інших країнах це, зазвичай, костыльное з'єднання. У Західної Європи шурупное прикріплення рейки до шпалі (дерев'яної чи залізобетонній) є типовим решением.

Различные варіанти сполуки рейок зі шпалами з допомогою милиць чи шурупів існували з будівлі перших залізниць. Новим протягом останніх 50 — 60 років є перехід до проміжним скреплениям пружинного типу, які забезпечують пружне з'єднання підошви рейки з основанием.

В СНД, Японії, країнах Західної Європи проміжні скріплення з пружинними елементами є обов’язковими при устрої бесстыкового шляху. У цьому вся разі не потрібно встановлювати додаткові протиугінні пристосування, що є обов’язковим при костыльном скреплении.

Деревянные шпали мало змінили свою форму протягом останніх 140 років. Проте за більшості перших залізниць вкладали непропитанные шпали, деревина яких виходила з експлуатації через 8 — 12 років. Слід зазначити, що вони для будівництва дороги Санкт-Петербург — Москва шпали просочували під тиском. Нині на всіх шляхах світу у шлях вкладаються дерев’яні шпали, просочені антисептиком, що підвищує термін їхньої служби щонайменше ніж у 2 раза.

Железобетонные шпали отримали широке використання у Європі та Азії переважно після 1950 р. У США, Канаді й низка країн Африки залізобетонні шпали застосовують обмежено, оскільки є можливість виготовляти шпали з дерев твердих порід. Термін служби залізобетонних шпал сягає 50 — 60 років. У країн СНД безстиковий шлях вкладають лише з залізобетонних шпалах з допомогою пружних гумових площадок-амортизаторов в під рейкових сечениях.

Для посилення подрельсового підстави дедалі ширше проводяться експерименти із застосуванням рамних, блокових, і навіть монолітних залізобетонних конструкцій. Однією з типових конструкцій на мости, эстакадах і тунелях є плитное подрельсовое основание.

Песок, гравій, щебінь, як і 140 років тому я, є типовими складовими баластної призми. Слід зазначити, що поки що не дорозі Санкт-Петербург — Москва влаштовували двошарову призму: піщану, основну частину призми покривали шаром щебеню завтовшки до 18 див. Якісно новим рішенням, яке ще на стадії експлуатаційних випробувань, є монолітне скріплення баластної призми латексами та інші вяжущими складами, що у 2 — 4 разу може підвищити несе здатність подрельсового підстави.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.